Steering Carbon Hybridization State in Carbon-Based Metal-free Catalysts for Selective and Durable CO<sub>2</sub> Electroreduction
Notice bibliographique
Résumé
Electrocatalytic CO2 reduction using metal-free catalysts offers a promising and cost-effective approach to global carbon neutrality. However, metal-free catalysts frequently suffer from unsatisfactory catalytic performances, especially a low current density and poor stability. Herein, by modulating the orbital hybridization state of carbon, we strategically design a regulable sp3 and sp2 hybrid carbon interface embedded with adjacent boron and nitrogen sites in carbon-based metal-free catalysts for CO2 electroreduction. Soft X-ray chemical imaging visually uncovers that the electronic structure and bonding configuration of the boron active site at the hybrid carbon interface are modulated by the neighboring nitrogen site and sp3 carbon. The concomitant electron density reconfiguration around the interface not only delivers optimum upshift of the boron p-band center, and accordingly the moderate valence-electron depletion, to stabilize the *OCHO intermediate favorable for HCOOH generation but also weakens the boron–carbon and boron–hydrogen hybridization of competing *COOH and *H species, respectively, to promote HCOOH selectivity over CO and H2. The designed electrocatalyst realizes a record-high formate partial current density of up to 50.8 mA cm–2 among metal-free catalysts in the H-cell and maintains a high Faradaic efficiency (>90%) over 108 h. This work elevates the carbon interface design with a tailored carbon hybridization state for efficient CO2 electroreduction.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».